a) Đ−ờng cong cho sông Red, b) Đ−ờng cong lý luận (Henderson, 1966)
ABC Thời gian
A B C Thời gian Thời gian (phút) Q (m3/s) Thời gian (phút) Q (m3/s) Thời gian (phút) Q (m3/s) 0 0 0 0 0 0 10 5 10 5 10 16.7 20 10 20 10 20 33.4 30 15 30 15 30 50.0 40 20 40 20 40 33.4 50 25 50 25 50 16.7 60 20 60 20 60 0 70 15 70 15 80 10 80 10 90 5 90 5 100 0 100 0
4.10. Một cơn dông xuất hiện trên l−u vực Falls Creek mang theo một l−ợng m−a 5 cm/h đối với 10 phút đầu tiên, 10 cm/h đối với 10 phút tiếp theo và 5 cm/h đối với 10 phút kế tiếp. L−u vực đ−ợc chia thành 3 l−u vực bộ phận (nh− tronh hình P4.10) với các l−u l−ợng thành phần đ−ợc cho trong bảng d−ới đây. Các l−u vực bộ phận A và B có cùng hệ số tổn thất là 2.5 cm/h đối với 10 phút đầu tiên và 1 cm/ h đối với thời gian sau đó. L−u vực C có hệ số tổn thất là 1.0 cm/ft đối với 10 phút đầu tiên và 0 cm/h đối với thời gian sau đó. Sử dụng ph−ơng pháp diễn toán trễ pha đơn giản, xác định đ−ờng quá trình thuỷ văn tại điểm 2. Giả thiết thời gian trễ pha là 20 phút.
4.11. áp dụng ph−ơng pháp Muskingum thay thế diễn toán trễ pha đơn giản trong bài tập 4.10. Bàn về sự khác nhau giữa kết quả hai bài. Sử dụng x = 0.2, K = 20 phút, và ∆t=10 phút.
4.12. Ph−ơng trình l−ợng trữ đ−ợc cho nh− sau: Si = K[xIi + (1 – x)Oi] Và ph−ơng trình liên tục: t S O I = +∆ ∆
trữ, xuất phát từ ph−ơng trình diễn toán Muskingum: O2= C0I2 + C1I1 + C2O1
Trong đó I2, O2 là các giá trị l−u l−ợng vào và ra ở cuối mỗi thời đoạn. I1, I2 là các giá trị ở thời điểm đầu mỗi b−ớc thời gian. Xác định các hệ số C0, C1, và C2 trong ph−ơng trình đã cho trong phần 4.2.
4.13. áp dụng mô hình diễn toán l−ợng trữ nh− trong phụ lục E đối với bài tập 4.5. So sánh kết quả.
4.14. áp dụng mô hình diễn toán Muskingum nh− trong phụ lục E đối với bài tập 4.2. So sánh kết quả. Thời gian (giờ) L−u l−ợng vào (m3/s) 1 100 2 140 3 200 4 320 5 400 6 560 7 750 8 700 9 600 10 500 11 400 12 300 13 200 14 100 15 100 16 100 17 100 18 100 19 100 20 100
4.15. Cho l−u l−ợng dòng vào theo bảng d−ới đây. Sử dụng ph−ơng pháp diễn toán Muskingum với K = 2 giờ, x = 0.2, và ∆t= 1 ngày. Xác định l−u l−ợng dòng ra. Từ quan hệ l−u l−ợng dòng vào – ra tính đ−ợc, khảo sát sự ảnh h−ởng với các giá trị khác nhau của x: x = 0.1, 0.3, và đồ thị l−u l−ợng – l−ợng trữ. (Xem ví dụ 4.4).
4.16. Sử dụng mô hình diễn toán biểu thị l−ợng trữ nh− trong phụ lục E đối với bài tập 4.4.
4.17. Xây dựng một ph−ơng pháp diễn toán lũ mới trên cơ sở các kỹ thuật diễn toán Muskingum và biểu thị l−ợng trữ đối với những mặt cắt hình chữ nhật. Thay ph−ơng trình l−ợng trữ Muskingum bằng ph−ơng trình Manning có dạng:
Q = aym
Trong đó a và m là những hằng số. Giả thiết rằng các điều kiện kênh hình thang ở mỗi b−ớc thời gian và xuất phát từ ph−ơng trình cần thiết đối với diễn toán lũ cho trong kênh hình chữ nhật với chiều dài L, l−u l−ợng vào I1, I2, chiều rộng kênh B, và l−u l−ợng ra là Q1, Q2.
4.18. So sánh ph−ơng pháp trong bài 4.17 với ph−ơng pháp diễn toán sóng động học đ−ợc mô tả trong ch−ơng này. Những điều kiện thuỷ lực nào lcần thiết đối với giả thiết sóng động học hợp lí đối với dòng tràn trên mặt đất. Ưu khuyết điểm của ph−ơng pháp diễn toán sóng động học kênh dẫn với việc giải hệ ph−ơng trình St. Venant là gì?
Thời gian (giờ) L−u l−ợng vào (m3/s) 0 60 2 100 4 200 6 360 8 600 10 1310 12 1930 14 1460 16 930 18 650 20 440 22 300 24 180 26 120 28 80 30 60
4.21. Cho quan hệ l−ợng trữ l−u l−ợng của một hồ chứa d−ới đây, diễn toán l−u l−ợng dòng vào nh− trong bài tập 4.20, giả thiết l−ợng trữ ban đầu trong hồ là 52 ì 106 m3 n−ớc. L−ợng trữ (106 m3/s) L−u l−ợng vào (m3/s) 52 20 56 120 67.5 440 88 1100 113 2000
4.22. Tạo một bảng tính sử dụng diễn toán biểu thị l−ợng trữ đối với quan hệ l−ợng trữ - l−u l−ợng và đồ thị l−u l−ợng dòng vào từ ví dụ 4.5. làm lại ví dụ, không có
trữ l−ợng ban đầu S = 4.0 ac-ft trong hồ.
4.23. Làm lại bài 4.4 đối với tr−ờng hợp hồ chứa đ−ợc làm đầy một phần với chiều cao ban đầu trên đập là y = 3 ft. Diện tích mặt n−ớc không đổi đối với mọi độ sâu.
4.24. Làm lại bài 4.7 đối với tr−ơng hợp diện tích mặt hồ chứa thay đổi (do đó quan hệ l−ợng trữ - độ sâu thay đổi), diện tích ban đầu ứng với độ sâu h = 12 m. Chú ý rằng thành bờ không phải thẳng đứng, nh−ng thực tế diện tích mặt hồ thay đổi với mực n−ớc theo ph−ơng trình sau:
A = 200.000 h0.7
Trong đó A tính bằng m2 và h là chiều cao tính bằng m so với đáy hồ. Đỉnh đập cao 10 m so với đáy hồ (gợi ý: áp dụng y = h - 10).
Thời gian (phút) L−u l−ợng vào (m3/s) 0 0 30 4 60 14 90 27 120 30 150 29 180 27 210 24 240 18 270 12 300 8 330 5 360 3 390 1 420 0
4.25. Xây dựng một bảng tính đối với đoạn sông dài 4 km, cho biết l−u l−ợng ở mặt cắt th−ợng l−u trong bảng d−ới đây. Sử dụng đoạn sông đặc tr−ng ∆x= 2 km, xác định l−u l−ợng ra ở mặt cắt hạ l−u theo ph−ơng pháp Muskingum – Cunge. Kênh hình thang (độ dốc bên 2:1) với độ rộng đáy 10 m. Giả thiết ∆t= 30 phút và c = 1.47 m/s.
Tài liệu tham khảo
Amein, M. and C. S. Fang, 1970, “Implicit Flood Routing in Natural Channels,”ASCE, J. Hyd. Div., vol. 96, no. HY12, pp. 2481—2500.
Bras, R. L., 1973, Simulation ofthe Effects of Urbanization on Catchment Response, thesis presented to MIT, Cambridge, Massachusetts. Bras, R. L., 1990, Hydrology: An Introduction to Hydrologic Science, Addison-Wesley Publishing Company, Reading, MA.
Carnahan, B., H. A. Luther, and J. 0. Wilkes, 1969, Applied Numerical Methods, John Wiley & Sons, New York.
Chapra, S. C., and R. P. Canale, 1985, Numerical Methods for Engineers with Personal Computer Applications, McGraw-Hill Book Company, New York.
Chow, V. T., 1959, Open Channel Hydraulics, McGraw-Hill Book Company, New York.
Chow, V. T., D. R. Maidment, and L. W. Mays, 1988, Applied Hydrology, McGraw-Hill Book Company, New York. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cunge, K. A., 1969, “On the Subject of a Flood Propagation Method (Muskingum Method),” J. Hyd. Res., vol. 7, no. 2, pp. 205—230.
Crawford, N. H., and R. K. Linsley, 1966, Digital Simulation in Hydrology, Stanford Watershed ModelIV, Tech. Rep. 39, Civil Engineering Dept., Stanford Uiversity, Stanford, California.
Eagleson, P.s., 1970, Dynamic Hydrology, McGraw-Hill, New York.
Engman, E. T., 1986, “Roughness Coefficients for Routing Surface Runoff,” Journal of Irrigation and Drainage Engineering, vol. 112, no. 1, pp. 39—53.
Fread, D. L., 1971, “Flood Routing in Meandering Rivers with Flood Plains,” Rivers ‘76, vol. 1, Symp. Inland Waterways for Navigation, Flood Control, and Water Diversions, ASCE, pp. 16— 35.
Fread, D. L., 1978, “National Weather Service Operational Dynamic Wave Model,” Ver iii cation ofMath. and Physical Models in Hydraulic Engr., Proc. 26th Annual Hydr. Div., Special Conf., ASCE, College Park, Maryland.
Harley, B. M., 1975, Use of the MI TCATMode1 for Urban Hydrologic Studies, presented at the Urban Hydrology Training Course at the Hydrologic Engineering Center, Davis, California.
Henderson, F. M., 1966, Open Channel Flow, Macmillan, New York.
Henderson, F. M., and R. A. Wooding, 1964, “Overland Flow and Groundwater from a Steady Rainfall of Finite Duration,” J. Geophys. Res., vol. 69, no. 8, pp. 39—67.
Hydrologic Engineering Center, 1979, Introduction and Application of Kinematic Wave Routing Techniques Using HEC-1, Training Document no. 10, United States Army Corps of Engineers, Davis, California.
Hydrologic Engineering Center, 1981, HEC-1 Flood Hydrograph Package: User’s Manual and Programmer s Manual, updated 1987, United States Army Corps of Engineers, Davis, California.
Issaeson, E., J. J. Stoker, and B. A. Troesch, 1956, “Numerical Solution of Flood Prediction and River Regulation Problems,” Inst.Math. Sci., Report no. IMM-235, New York University, New York.
Kennedy, E. J., 1983, Computation of Continuous Records of Streamflow, Book 3, Chapter Al 3, Techniques of Water Resources Investigations of the United States Geological Survey, Distribution Branch, USGS, Alexandria, Virginia.
Lighthill, M. J., and G. B. Whitham, 1955, “I: Flood Movement in Long Rivers,” Proc. R. Sc, ser. A., vol. 229, pp. 281—316.
McCarthy, G. T., 1938, “The Unit Hydrograph and Flood Routing,” unpublished paper presented at a conference of the North Atlantic Div., United States Army Corps of Engineers.
Overton, D. E., and M. E. Meadows, 1976, Storm water Modeling, Academic Press, New York.
Ponce, V. M., H. Indlekofer, and D. B. Simons, 1978, “Convergence of Four-Point Implicit Water Wave Models,” ASCE, J. Hyd. Div.,vol. 104, no. HY7, pp. 947—958.
Price, R. K., 1974, “Comparison of Four Numerical Methods for Flood Routing,” ASCE Proc., J Hyd. Div., vol. 100, no. HY7, pp.879— 899.
Raudkivi, A. J., 1979, Hydrology, Pergamon Press, Elmsford, NewYork.
Resource Analysis, Inc., 1975, MITCAT Catchment Simulation Model, Description and Users Man ual, Version 6, Cambridge, Massachusetts.
Seddon, J., 1900, “River Hydraulics,” Trans. AS’CE, vol. 43, pp.2 17—229.
Stephenson, D., and M. E. Meadows, 1986, Kinematic Hydrology and Modeling, Elsevier Science Publishing Company, New York.
Stoker, J. J., 1957, Water Waves, Interscience Press, New York.
Wooding, R. A., 1965, “A Hydraulic Model for the CatchmentStream Problem: I: Kinematic-Wave Theory,” J. Hydrol., vol. 3, pp.254—267.
Woolhiser, D. A., and J. A. Liggett, 1967, “Unsteady One Dimensional Flow over a Plane: The Rising Hydrograph,” Water Resources Res., vol. 3, no. 3, pp. 753—771.